[發(fā)明專利]一種全固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合并行處理方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811514404.7
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109613558B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫禮朋;陳永然;隋學(xué)夫
• 申請（專利權(quán)）人: 北京華科博創(chuàng)科技有限公司
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S7/481;G01S7/487
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本發(fā)明提供了一種全固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)的深度數(shù)據(jù)并行處理方法，包括：步驟一，ToF(時間飛行)傳感器在嵌入式處理器控制下采集數(shù)據(jù)，嵌入式處理器處理生成深度數(shù)據(jù)；步驟二，可見光傳感器在所述嵌入式處理器控制下采集可見光數(shù)據(jù)，嵌入式處理器處理生成可見光圖像；步驟三，采用數(shù)據(jù)融合處理模塊按給定的分辨率要求對深度數(shù)據(jù)和可見光圖像進(jìn)行插值或抽樣處理后，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合；步驟四，將深度數(shù)據(jù)、可見光圖像以及融合后的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)請求方。還公開了相應(yīng)的處理系統(tǒng)，包括：置于全固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)的FPGA或多核處理器，包括操作系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度模塊、數(shù)據(jù)實時轉(zhuǎn)換模塊以及多算法并行處理模塊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及全固態(tài)激光雷達(dá)技術(shù)，且特別涉及一種全固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合并行處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

激光雷達(dá)按照有無機械旋轉(zhuǎn)部件分類，分為機械掃描式激光雷達(dá)和全固態(tài)激光雷達(dá)。機械式激光雷達(dá)帶有控制激光發(fā)射角度的旋轉(zhuǎn)部件，而全固態(tài)激光雷達(dá)則依靠電子部件來控制激光發(fā)射角度，無需機械旋轉(zhuǎn)部件。傳統(tǒng)的激光雷達(dá)主要是機械式掃描雷達(dá)，特點是掃描幀頻低、速度慢、體積大、成本高、距離遠(yuǎn)等，主要應(yīng)用于軍事和國家地理信息遙感探測、資源勘測、防震減災(zāi)及國家重點建設(shè)項目等方面，為國民經(jīng)濟、社會發(fā)展和科學(xué)研究提供了極為重要的原始資料，并取得了顯著的經(jīng)濟效益。

激光雷達(dá)可以獲得直接對地定位的地面采樣點，激光掃描的頻率從2kHz增長到250kHz，從只能記錄單次回波到可以記錄多次回波乃至進(jìn)行全波形觀測，精度從幾分米升到幾厘米，點密度達(dá)到20-50點/平方米，掃描數(shù)據(jù)可以直接用于大比例尺數(shù)字高程模型的生產(chǎn)。激光雷達(dá)獲取的數(shù)據(jù)通常是無拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的空間離散坐標(biāo)點集，也就是點云，盡管星載、機載、地面和車載激光雷達(dá)儀獲得的點云數(shù)據(jù)的采樣點密度和精度存在差異，對于利用這些平臺獲取的點云數(shù)據(jù)的處理過程是相似的。點云分隔是點云數(shù)據(jù)的標(biāo)記過程，經(jīng)過標(biāo)記后，屬性相同或相近、且空間近鄰的點被劃分為一類，一般分為直接分割法和間接分割法，對于直接分割法，使用Hough變換能夠直接從點云數(shù)據(jù)中提取幾何參數(shù)，在實現(xiàn)分割的同時獲得地物和目標(biāo)物體的幾何描述信息；對于間接分割法，通過計算空間近鄰度和幾何導(dǎo)出值，利用漸進(jìn)算法，如基于聚類的分割法和區(qū)域增長算法進(jìn)行分割。基于聚類的分割法通過向量量化技術(shù)把局部幾何/輻射特征參數(shù)相似的數(shù)據(jù)歸為一類，在此基礎(chǔ)上依據(jù)一定的規(guī)則對屬于不同聚類的點進(jìn)行分割。區(qū)域增長算法首先在點云中選取種子表面，基于空間鄰近和幾何相似性度量對事先確定的種子表面進(jìn)行增長以實現(xiàn)數(shù)據(jù)分割。然而這些數(shù)據(jù)方法無法控制內(nèi)存和硬盤臨時存儲的使用量，無法一次性處理超大數(shù)據(jù)量的點云數(shù)據(jù)，此外，無法同步進(jìn)行多數(shù)據(jù)整體濾波算法，對于復(fù)雜掃描數(shù)據(jù)濾波效果差，精度低，從而獲得的位姿等基礎(chǔ)信息不夠準(zhǔn)確，目標(biāo)識別精度低。

發(fā)明內(nèi)容

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的目的在于提供一種全固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)的深度數(shù)據(jù)并行處理方法，包括：

步驟一，ToF(時間飛行)傳感器在嵌入式處理器控制下采集數(shù)據(jù)，所述嵌入式處理器處理生成深度數(shù)據(jù)；

步驟二，可見光傳感器在所述嵌入式處理器控制下采集可見光數(shù)據(jù)，所述嵌入式處理器處理生成可見光圖像；

步驟三，采用數(shù)據(jù)融合處理模塊按給定的分辨率要求對所述深度數(shù)據(jù)和所述可見光圖像進(jìn)行插值或抽樣處理后，進(jìn)行數(shù)據(jù)融合；

步驟四，將所述深度數(shù)據(jù)、可見光圖像以及融合后的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)請求方。

優(yōu)選的，所述步驟一包括：

步驟1-1，在所述嵌入式處理器控制下，所述ToF傳感器在給定的工作參數(shù)下，所有像素點同時采集回波信號強度，并將模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號發(fā)送給所述嵌入式處理器；

步驟1-2，所述嵌入式處理將接收到的原始數(shù)據(jù)，計算成4組差分幅值數(shù)據(jù)DCS0、DCS1、DCS2、DCS3；